Paketverwaltung

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YUM spielt Updates auf einem Fedora-16-System ein.
aptitude mit Kommandozeilenbefehlen auf Debian
aptitude bietet auch eine TUI
Synaptic unter Ubuntu
PackageKit ist eine grafische Oberfläche für verschiedene Paketverwaltungen, hier auf einem RHEL 6-System.
Das Ubuntu Software Center ist eine grafische Oberfläche für dpkg/APT, steht unter der GPL und ist nicht nur unter Ubuntu verfügbar

Eine Paketverwaltung (englisch package management software) ermöglicht die komfortable Verwaltung von Software, die in Form von Programmpaketen vorliegt. Dazu gehören Installieren, Aktualisieren und Deinstallieren.

Arbeitsweise

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Voraussetzung für die Paketverwaltung ist, dass die zu installierende Software als entsprechendes Paket vorliegt. Typischerweise liegen diese Pakete in einem zentralen Repository. Änderungen, welche die Paketverwaltung zur Installation des Pakets vornehmen muss, werden von dieser aus dem Paket ausgelesen und umgesetzt. Erkennt die Paketverwaltung dabei, dass noch weitere Software für das Funktionieren benötigt wird (sogenannte Abhängigkeit, z. B. eine Programmbibliothek), aber noch nicht installiert ist, warnt sie entweder oder versucht, die fehlende Software mit den ihr zur Verfügung stehenden Mitteln, ebenfalls aus dem Repository, nachzuladen und vorweg zu installieren.

Soll eine installierte Software gelöscht werden, nimmt die Paketverwaltung dann wieder die Informationen des Pakets, um es anhand dessen Konfiguration zu ändern und Dateien zu löschen.

Bei Linux-Distributionen ist typischerweise eine Paketverwaltung integriert, deren Repository von dem Betriebssystemanbieter zentral erstellt, angeboten und gepflegt wird. Paketverwaltungen werden außerdem bei der Softwareentwicklung eingesetzt, um Software-Tools in die Entwicklungsumgebung zu laden, die für die Erstellung einer Software benötigt werden, oder um Abhängigkeiten zu laden, die direkt in die zu erstellende Software integriert werden.

Eigenschaften

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Mit einer Paketverwaltung vereinfacht sich die Installation eines Programms erheblich, da Programme nicht erst einzeln heruntergeladen, kompiliert und installiert werden müssen. Außerdem überwachen die meisten Paketverwaltungen Konflikte zwischen Paketen mit gleichen Inhalten und verhindern so eine Systeminstabilität in dieser Beziehung.

Ebenso ist das Löschen von Software deutlich vereinfacht: Da die Paketverwaltung sich alle zu einem Paket gehörende Software merkt, kann bei einem Löschen eines Paketes sämtliche nicht mehr benötigte Software mit entfernt werden.

Definitionsüberschneidung

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Es gibt genau genommen zwei Arten von Paketverwaltungen: Auf der einen Seite stehen die Programme, die aus anderen Quellen Pakete nachladen können, um Abhängigkeiten aufzulösen, auf der anderen Seite diejenigen Programme, die direkt die Pakete installieren oder löschen, aber keine Abhängigkeitsverwaltungs- und Konfliktlösungsmechanismen kennen.

Zwei konkrete Fälle: Das Programm RPM kann Pakete vom Typ *.rpm installieren und löschen, das Programm Dpkg kann Pakete vom Typ *.deb installieren und löschen. Beide können aber keine Abhängigkeiten auflösen, da sie keine Funktionen haben, um Software nachzuladen. Dies können höhere Schichten der Paketverwaltungen wie YUM, APT, pkg-get und andere.

Aufbau der Pakete

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Ein Paket enthält neben den reinen Programmdateien auch Informationen, wo diese Programmdateien abgelegt werden sollen, welche Konfigurationen am bestehenden System vorgenommen werden müssen, und meist auch, ob und wenn, welche Software noch zusätzlich benötigt wird, damit das Programm funktioniert. Bei der Installation werden die Programmdateien im Paket in das laufende oder zu installierende System hinein entpackt, danach werden die Installationsskripte ausgeführt.

Es gibt mehrere konkurrierende Paketformate, die von unterschiedlichen Paketverwaltungen verarbeitet werden. Die wichtigsten sind:

  • pkgadd (und weitere Programme) die 1984 von AT&T für Unix eingeführte Paketverwaltung
  • RPM Package Manager (RPM), bei Red Hat, Fedora, Mandriva, OpenSUSE etc. verwendet
  • Debian Package Manager (dpkg) mit .deb-Dateien, bei Debian und Derivaten (z. B. Ubuntu) zu finden
  • Slackware verwendet Pakete, die im Archivierungsformat TGZ (tar.gz) und (seit Slackware 13) TXZ (tar.xz) gepackt werden, gern als Tarball bezeichnet
  • Portage bei Gentoo
  • Package (.pkg) und Metapackage (.mpkg) für macOS
  • FreeBSD und OpenBSD benutzen sowohl BSD-Ports, also Makefiles, die den gesamten Build-Prozess vom Herunterladen des Quellcodes bis zum Installieren enthalten, als auch Binärpakete im tar.gz-Format.
  • iPKG ist ein Format für Computer mit wenigen Ressourcen (z. B. WLAN-Router) u. a. von OpenWrt verwendet
  • NuSpec (.nuspec) ist ein Format für NuGet-Pakete[1]
  • Flatpak eine distbutionsübergeifende Paketverwaltung, mit eigenem Framework für ein Sandboxing der Anwendungen.
  • Snappy eine Paketverwaltung, in der Pakete keine Abhängigkeiten von anderen Paketen haben.
  • Oneget eine Paketverwaltung, die in Windows 10 integriert ist und mit der PowerShell bedient werden kann. Pakete dafür gibt es aber bisher kaum.

Paketerstellung

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Pakete zu erstellen ist nicht trivial. Auch in kleinen Projekten gibt es meistens einen Packager, der dafür verantwortlich ist, dass Pakete funktionieren.

Der Packager nimmt die Programmquellen und trägt in einer Datei ein, welche Programme zur Kompilierung benötigt werden. Dann erstellt er Regeln, wie sich das Programm automatisiert kompilieren lässt. Außerdem sammelt und schreibt er Patches, welche automatisch eingespielt werden, und schreibt eine kurze Beschreibung des Pakets.

Das fertige Quellpaket kann nun automatisch für die gewünschte Plattform vorkompiliert werden.

Besondere Pakete

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Zu beachten ist, dass bei einigen Linux-Distributionen viele Pakete zweimal vorkommen. Dabei handelt es sich beim zweiten Eintrag um das eigentliche Paket mit einem nachgestellten dev oder devel. Diese Abkürzung steht dabei für Development (englisch für Entwicklung), was darauf hinweist, dass dort Dateien enthalten sind, die für das Funktionieren des Programms nicht wichtig sind, aber gebraucht werden, wenn man darauf aufbauend weitere Software entwickeln will.

Vor- und Nachteile

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Paketverwaltungen werden als einer der großen Vorteile und Erfolge der unixoiden Betriebssysteme beschrieben, z. B. von Ian Murdock als „the single biggest advancement Linux has brought to the industry“.[2] Eine weitere typische Eigenschaft dieser ist jedoch auch die Verwischung der Grenzen zwischen Anwendungen und Betriebssystem durch die integrierte Verwaltung durch die Distributionen, d. h. das Betriebssystem agiert nicht als Plattform für Anwendungen, sondern beinhaltet diese.[3][4] Einerseits ist mit einem systemweiten Paketmanagement ein konfliktfreier Betrieb (ohne Bibliotheks-Konflikte) des Betriebssystems mit den Applikationen sichergestellt, andererseits wird eine direkte Verteilung von Anwendungssoftware durch den Entwickler an die Kunden schwieriger[5][6] sowie auch die Erstellung von Portable Software.[7] Durch inkompatible Pakete zwischen den Distributionen ist die Verbreitung von Software ebenfalls erschwert[8]; hiergegen versucht die LSB, Standards zu definieren und zu verbreiten, bis jetzt jedoch nur mit begrenztem Erfolg.[9]

Auch kann es bei der Softwareverwaltung zu Konflikten kommen (die aber erkannt werden): Sind in den Paketen A und B teilweise gleiche Dateien enthalten, können nicht beide Pakete gleichzeitig installiert werden. Auf einem System ohne eine Paketverwaltung würden die Dateien überschrieben, was zu Problemen bei der Ausführung der betroffenen Software führen kann. Ebenso kann es passieren, dass bei einer Aktualisierung des Pakets X auch die Aktualisierung des Pakets Y gefordert wird, Paket Z aber fordert, dass Y die Version beibehält – eine Aktualisierung ist dann nicht möglich. Es zeichnet eine gute Paketverwaltung aus, Konflikte und Abhängigkeiten richtig zu berechnen und zur bestmöglichen Lösung zu kommen, also die richtigen Pakete zu aktualisieren, wenn nötig veraltete Pakete zu löschen und den Konflikt so bestmöglich zu lösen.

Quellenbasierte Distributionen wie etwa Gentoo Linux begegnen diesen Problemen so: Hier werden die Software-Pakete erst auf dem Zielrechner kompiliert. Dabei ist es auch möglich, die Komponenten und damit die Abhängigkeiten eines Paketes anzupassen. Sollte ein bereits installiertes Paket nicht die benötigten Bibliotheken für ein neues Paket installiert haben, wird es kurzerhand neu übersetzt und erneut installiert.

Alternativen und verwandte Konzepte

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Nix ist ein alternatives funktionales Paketmanager-System, welches einige der Nachteile traditioneller Paketmanager überwinden soll,[10][11] beispielsweise die distributionsübergreifende „Dependency-Hell“.[12]

Applikationsverbreitung über „Containerisation“ oder „App-Verzeichnisse“ ist ein alternativer Ansatz, der seit Mitte der 2000er für unixode Systeme ausprobiert wird und der auf eine konsequente Isolation vom Grundsystem anstelle einer wohldefinierten Integration in das Grundsystem setzt. Eines der ersten Beispiele hierfür war Autopackage 2005; weitere sind Zero Install, PortableLinuxApps oder Docker.

Ein der Paketverwaltung nahestehendes Konzept haben aktuelle App Stores, die vor allem für Smartphones zum Einsatz kommen, beispielsweise der Google Play Store, Mac App Store, Samsung Galaxy Store oder der Microsoft Store. Obwohl sie technisch teilweise auf den gleichen Grundlagen aufbauen wie klassische Paketverwaltungen, gibt es auch signifikante konzeptuelle Unterschiede, beispielsweise bilden App-Stores eher eine dezentrale „Binärplattformanbieter-zu-ISV“-Architektur anstelle einer zentralisierten Distrostruktur ab.[13][14]

Beispiele für Paketverwaltungen

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Einzelnachweise

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  1. ↑ Nuspec Reference. Abgerufen am 7. August 2013 (englisch, NuGet-Dokumentation für NuSpec-Pakete).
  2. ↑ Ian Murdock: How package management changed everything. ianmurdock.com, 21. Juli 2007, archiviert vom Original am 23. Februar 2009; abgerufen am 1. März 2008 (englisch).
  3. ↑ Tony Mobily: 2009: software installation in GNU/Linux still broken and a path to fixing it. www.freesoftwaremagazine.com, 23. Juni 2009, archiviert vom Original am 26. Juni 2009; abgerufen am 23. März 2010 (englisch): „Every GNU/Linux distribution at the moment (including Ubuntu) confuses system software with end user software, whereas they are two very different beasts which should be treated very, very differently.“
  4. ↑ Benjamin Smedberg: Is Ubuntu an Operating System? 4. Oktober 2006, abgerufen am 20. Januar 2012 (englisch): „Ubuntu isn’t trying to be a platform for mass-market application software: it is trying to be the primary provider of both the operating system and all the application software that a typical user would want to run on his machine. Most Linux distributions are like this, and I think it is a dangerous trend that will stifle innovation and usability, or even worse make the desktop irrelevant.“
  5. ↑ Joe Brockmeier: Autopackage 1.0. lwn.net, 30. März 2005, abgerufen am 24. Januar 2012 (englisch): „Overall, Autopackage is a very promising project. It makes it possible for third-parties to distribute software for Linux users […] It’s too bad that such a system is still necessary at this time, but it fills a necessary gap until the day that Linux distributions can settle on a standard base system and packaging format.“
  6. ↑ Nicholas Vining: Dear Linux Community: We Need To Talk. gaslamp Games, 13. Oktober 2010, abgerufen am 30. Januar 2011 (englisch).
  7. ↑ Simon Peter: AppImageKit Documentation 1.0. (PDF; 38 kB) PortableLinuxApps.org, 2010, S. 2–3, archiviert vom Original am 29. November 2010; abgerufen am 29. Juli 2011 (englisch): „Not easy to move an app from one machine to another: If you’ve used an app on one machine and decide that you would like to use the same app either under a different base operating system (say, you want to use OpenOffice on Fedora after having used it on Ubuntu) or if you would simply take the app from one machine to another (say from the desktop computer to the netbook), you have to download and install the app again (if you did not keep around the installation files and if the two operating systems don’t share the exact same package format - both of which is rather unlikely).“
  8. ↑ Eskild Hustvedt: Playing well with distros. Linux Game Publishing, 24. November 2009, archiviert vom Original am 21. September 2011; abgerufen am 15. Januar 2012 (englisch).
  9. ↑ Eric Brown: LSB 4.0 certifications aim to heal Linux fragmentation. linuxfordevices.com, 8. Dezember 2010, archiviert vom Original am 24. Dezember 2013; abgerufen am 16. November 2011 (englisch): „The LSB spec outlines interoperability between applications and the Linux operating system, "allowing application developers to target multiple versions of Linux with just one software package," says the LF. Launched in the late '90s, the LSB working group released its first major LSB 1.1 specification in 2001. […]“
  10. ↑ Dolstra, E., de Jonge, M. and Visser, E. „Nix: A Safe and Policy-Free System for Software Deployment.“ (Memento vom 5. März 2012 im Internet Archive) In Damon, L. (Ed.), 18th Large Installation System Administration Conference (LISA '04), pages 79–92, Atlanta, Georgia, USA. USENIX, November 2004.
  11. ↑ Dolstra, E. The Purely Functional Software Deployment Model. (Memento vom 5. März 2012 im Internet Archive) PhD thesis, Faculty of Science, Utrecht, The Netherlands. January 2006. ISBN 90-393-4130-3.
  12. ↑ Pjotr Prins, Jeeva Suresh, and Eelco Dolstra: Nix fixes dependency hell on all Linux distributions. linux.com, 22. Dezember 2008, archiviert vom Original am 8. Juli 2015; abgerufen am 2. Mai 2015 (englisch): „The problems: destructive upgrades, software versioning, heterogenous environments. All popular package managers, including APT, RPM and the FreeBSD Ports Collection, suffer from the problem of destructive upgrades. When you perform an upgrade -- whether for a single application or your entire operating system -- the package manager will overwrite the files that are currently on your system with newer versions. As long as packages are always perfectly backward-compatible, this is not a problem, but in the real world, packages are anything but perfectly backward-compatible.“
  13. ↑ Ingo Molnar: Technology: What ails the Linux desktop? Part I. plus.google.com, 17. März 2012, abgerufen am 16. Juni 2012: „Desktop Linux distributions are trying to „own“ 20 thousand application packages consisting of over a billion lines of code and have created parallel, mostly closed ecosystems around them. The typical update latency for an app is weeks for security fixes (sometimes months) and months (sometimes years) for major features. They are centrally planned, hierarchical organizations instead of distributed, democratic free societies.[…]the exact opposite direction: Apple/iOS and Google/Android consist of around a hundred tightly integrated core packages only, managed as a single well-focused project. Those are developed and QA-ed with 10 times the intensity of the 10,000 packages that Linux distributions control. It is a lot easier to QA 10 million lines of code than to QA 1000 million lines of code.“
  14. ↑ Ian Murdock: Software installation on Linux: Today, it sucks (part 1). ianmurdock.com, 21. Juli 2007, archiviert vom Original am 3. April 2015; abgerufen am 1. Mai 2015 (englisch): „If it’s in your distro of choice, you’re only an apt-get or a yum install away from running it. But if not, you’d better know what you’re doing, have a lot of patience, and understand how to construct effective Google search terms. (And, no, moving everything into the distribution is not a very good option. Remember that one of the key tenets of open source is decentralization, so if the only solution is to centralize everything, there’s something fundamentally wrong with this picture.)“
  15. ↑ Bruce Byfield: Autopackage: Toward a universal package manager for the desktop. linux.com, 1. Dezember 2005, archiviert vom Original am 13. Januar 2008; abgerufen am 12. Februar 2012 (englisch).
  16. ↑ Softwarepaketierung, Tools und SCCM | Real Packaging GmbH. Abgerufen am 21. Dezember 2023.
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